[发明专利]一种智能反射面辅助的功率域NOMA安全通信系统设计方法

权利要求书

1.一种智能反射面辅助的功率域NOMA安全通信系统设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立智能反射面辅助功率域NOMA安全通信系统模型，写出安全用户以及外部和内部两种窃听场景下窃听者的接收信号表达式；

步骤二：近端用户使用串行干扰删除先检测远端用户的信号将其删除，然后再检测自己的信号；远端用户直接将近端用户的信号当作干扰解码自身信号；

步骤三：对于外部窃听场景，窃听者首先将近端用户的信息作为干扰信号解码出远端用户信息并将其删除，然后再解码近端用户的信息；对于内部窃听场景，将远端用户作为窃听者解码近端用户消息；

步骤四：对步骤二和步骤三中给出的用户检测信干噪比进行处理，使用1-bit编码机制将反射单元的连续相移转变为随机相移，以最大化合法用户的信干噪比；

步骤五：定义智能反射面辅助功率域NOMA安全通信系统中用户的安全中断事件，推导出非正交用户的安全中断概率表达式。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能反射面的功率域NOMA安全通信系统设计方法，其特征在于：该安全通信系统具体包括一个基站、一块智能反射面、一对合法的非正交用户和一个外部窃听者，基站在智能反射面的辅助下将两个用户的叠加信息发送给合法用户，同时窃听者采用被动窃听模式窃取合法信息，在该系统中基站和用户之间的通信链路受到建筑物的阻挡而无法直接通信，只能通过反射面的辅助才能完成；

智能反射面上包括M个反射单元，基站到反射面和反射面到用户的复信道系数分别用h_sr和h_ri,i∈{n,f,e}表示，并将其建模为瑞利衰落信道，不失一般性，利用表示智能反射面的反射特性，η_m∈(0,1]表示反射面上第m个单元的放大反射系数，θ_m∈[0,2π)表示第m个反射单元的相移；此时，近端和远端用户的接收信号分别表示为

由于信道的广播特性，窃听者的接收信号表达式可以写为

其中，x_n和x_f分别表示近端和远端用户的归一化能量信号，a_n和a_f表示近端和远端用户的功率分配因子且满足关系式a_f≥a_n和a_f+a_n＝1，P_s表示在基站处的归一化发送功率，h_sr＝[h_sr1,…,h_srm,…h_srM]^H，其中h_srm～CN(0,Ω_sr)表示基站到第m个反射单元的复信道系数，h_ri＝[h_ri1,…,h_rim,…h_riM]^H,i∈{n,f,e}，其中，h_rim～CN(0,Ω_ri)表示第m个反射单元到用户的复信道系数，n_i表示用户处的高斯白噪声。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能反射面的功率域NOMA安全通信系统设计方法，其特征在于：步骤二具体包括：根据NOMA解码顺序准则，近端用户(用户n)解码自身信号对应的信干噪比表达式为

其中，表示发送端信噪比，具体而言，和分别表示用户使用了理想串行干扰删除和非理想串行干扰删除机制；对于远端用户(用户f)，直接将近端用户的信号当作干扰解码自身信号的信干噪比表达式为

4.根据权利要求1所述的一种智能反射面辅助的功率域NOMA安全通信系统设计方法，其特征在于：步骤三具体包括：对于外部窃听场景，根据NOMA解码顺序准则，窃听者采用串行干扰删除解码近端用户(用户n)信息时对应的信干噪比表达式为

窃听者解码远端用户信息时对应的信干噪比表达式为

对于内部窃听场景，远端用户作为窃听者解码近端用户信号的信干噪比表达式为